(57)【要約】【課題】連設型センサシステムにおいて、各センサユニットのパラメータの変更を通信トラフィックを増加することなく認識できるようすること。【解決手段】ネットワークユニット１０と複数のセンサユニット３０−１〜３０−１６で連設型センサシステムが構成され、これらの間はシリアル伝送ライン４１で接続される。各センサユニットは閾値などのパラメータを変更すると、パラメータの更新フラグを立て、通常のデータ転送時に更新フラグもシリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０に転送する。ネットワークユニット１０は更新フラグが立てられているときにのみそのセンサユニットに対してパラメータの送信を要求する。【選択図】図９
2010165270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムであって、
前記各センサユニットは、
検出対象から検出した物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部と、
前記判別部による判別のための閾値を含むパラメータを設定する操作部と、
前記操作部により設定されたパラメータ、及び前記パラメータの更新の有無を示す更新フラグを保持するパラメータメモリと、
前記センサ部から得られた検出信号を閾値に応じて判別すると共に、前記操作部よりパラメータが更新されたときに更新フラグを立て、判別信号及び前記センサ部の検出信号の少なくとも一方を送出する際に更新フラグを同時に前記ネットワークユニットに送信する制御部と、
隣接する前記ネットワークユニット及びセンサユニットのいずれかと接続する接続手段と、
複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を送受信するシリアル伝送手段と、を有するものであり、
前記ネットワークユニットは、
隣接する前記いずれかのセンサユニットと接続する接続手段と、
前記センサユニットの判別信号を含み、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を直列的に送受信するシリアル伝送手段と、
前記各センサユニットのパラメータを保持するパラメータメモリと、
前記シリアル通信手段を介して受信したデータのうちパラメータの更新フラグが立てられているときに、更新フラグが立てられたデータを送出したセンサユニットに対して変更されたパラメータの送信を要求する制御部と、を具備する連設型センサシステム。
【請求項２】
前記ネットワークユニットの制御部は、電源の投入時に前記各センサユニットに設定されているパラメータを収集して前記パラメータメモリに保持する請求項１記載の連設型センサシステム。
【請求項３】
前記各センサユニットは、前記制御部が出力する判別信号を並列的に前記ネットワークユニットに伝送するパラレル信号ラインを有する請求項１記載の連設型センサシステム。
【請求項４】
前記ネットワークユニットは、前記各センサユニットより送られてきた判別信号を保持するテーブルメモリを有し、
前記ネットワークユニットの制御部は、前記センサユニットの制御部で生成された判別信号をパラレル信号ラインの信号変化に基づいて検出して前記テーブルメモリを更新する請求項３記載の連設型センサシステム。
【請求項５】
上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットであって、
隣接する前記いずれかのセンサユニットと接続する接続手段と、
前記センサユニットの判別信号を含み、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を直列的に送受信するシリアル伝送手段と、
前記各センサユニットのパラメータを保持するパラメータメモリと、
前記シリアル通信手段を介して受信したデータのうちパラメータの更新フラグが立てられているときに、更新フラグが立てられたデータを送出したセンサユニットに対して変更されたパラメータの送信を要求する制御部と、を具備するネットワークユニット。
【請求項６】
前記制御部は、電源の投入時に前記各センサユニットに設定されているパラメータを収集して前記パラメータメモリに保持する請求項５記載のネットワークユニット。
【請求項７】
前記各センサユニットは、前記制御部が出力する判別信号を並列的に前記ネットワークユニットに伝送するパラレル信号ラインを有する請求項５項記載のネットワークユニット。
【請求項８】
前記ネットワークユニットは、前記各センサユニットより送られてきた判別信号を保持するテーブルメモリを有し、
前記制御部は、前記センサユニットの制御部で生成された判別信号をパラレル信号ラインの信号変化に基づいて検出して前記テーブルメモリを更新する請求項７記載のネットワークユニット。
【請求項９】
上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムに用いられるセンサユニットであって、
検出対象から検出した物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部と、
前記判別部による判別のための閾値を含むパラメータを設定する操作部と、
前記操作部により設定されたパラメータ、及び前記パラメータの更新の有無を示す更新フラグを保持するパラメータメモリと、
前記センサ部から得られた検出信号を閾値に応じて判別すると共に、前記操作部よりパラメータが更新されたときに更新フラグを立て、判別信号及び前記センサ部の検出信号の少なくとも一方を送出する際に更新フラグを同時に前記ネットワークユニットに送信する制御部と、
隣接する前記ネットワークユニット及びセンサユニットのいずれかと接続する接続手段と、
複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を送受信するシリアル伝送手段と、を具備するセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知対象物の状態監視などを行う連設型センサシステム及びそのセンサシステムに用いるネットワークユニット、及びセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化された製造ラインでは、ワークの加工などを確実に行うために、ワークの加工状態を監視しつつ製造が行われる。従って自動化された製造ラインでは、ワーク（被検知対象物）の近傍に加工状態を監視するセンサを多数配置し、各センサの判別信号を監視しつつワークの加工が行われる。
【０００３】
このようなセンサシステムにおいては、多数のセンサとセンサの制御機器との配線が面倒であるため、これらの機器をユニット化し、各ユニットを物理的に連結することによって各ユニットを接続し、各ユニット間の配線を同時に完了させる連設型センサシステムが活用されている。連設型センサシステムでは、ワークの近傍に多数のセンサユニットを連設して設置し、各センサユニットに接続された光ファイバなどのセンサヘッドをワークの監視部位の近傍に近接させて多数配設し、各センサユニットから出力される検知信号をネットワークユニットを介して上位制御装置で監視する連設型センサシステムが知られている。
【０００４】
特許文献１は各センサユニットからネットワークユニットへリアルタイムでセンサの判別信号を伝えると共に、その他のセンサ情報を伝送する方策として、パラレル伝送と、シリアル伝送による２系統の伝送路を有する連設型センサシステムが記載されている。
【０００５】
この構成によれば、各センサユニットのセンサの検知信号を各々独立してパラレル伝送路を通じてネットワークユニット側へ伝送するので、センサの検知信号を遅延なくネットワークユニット側へ伝送でき、ワークの稼働を高速に行うことができる。またセンサの受光量や閾値などの種々のセンサ情報をデジタルデータとしてネットワークユニット側へ伝送して上位制御装置で集中管理したり、あるいは、上位制御装置やネットワークユニットから各センサユニットへ指令信号を伝送して各センサユニットのセンサヘッドの発光タイミングの制御や設定の変更を行うような集中制御を行うことができる。
【０００６】
また特許文献２には複数のセンサアンプとセンサアンプ管理装置がデータ通信によって連結されたセンサシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９５２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−９７９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるにセンサユニットには、通常物理量を判別して二値信号にするための閾値や使用距離などが設定されている。連設型センサシステムの中には上位のネットワークユニットが各センサユニットに閾値などのパラメータを設定し、センサユニットで独自にはパラメータを設定できないようにしたシステムがある。一方、センサユニットに夫々操作部が設けられ、独自に閾値や使用距離等を設定することができる連設型センサユニットもある。後者のセンサユニットの場合には、ネットワークユニットは各センサユニットに設定パラメータを問い合わせ、上位制御装置から転送要求があった場合に備えてネットワークユニットに設定パラメータを保持しておく必要がある。
【０００９】
連設型センサシステムでは、ネットワークユニットは各センサユニットに周期的に判別信号や受光量などの物理量の転送を要求するデータ転送コマンドを送出し、各センサユニットからデータを収集している。判別信号や物理量などのデータは頻繁に変化するため高速に収集する必要がある。一方閾値などのパラメータは頻繁に変更されるものではないため、高速で収集が必要なデータと混在して通信を行うことによって高速に収集が必要なデータの収集のサイクルが長くなることがあるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、各センユニットで夫々独自に変更される可能性があるパラメータをネットワークユニット内に保持することができ、しかも処理に時間を要することなく保持することができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の連設型センサシステムは、上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムであって、前記各センサユニットは、検出対象から検出した物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部と、前記判別部による判別のための閾値を含むパラメータを設定する操作部と、前記操作部により設定されたパラメータ、及び前記パラメータの更新の有無を示す更新フラグを保持するパラメータメモリと、前記センサ部から得られた検出信号を閾値に応じて判別すると共に、前記操作部よりパラメータが更新されたときに更新フラグを立て、判別信号及び前記センサ部の検出信号の少なくとも一方を送出する際に更新フラグを同時に前記ネットワークユニットに送信する制御部と、隣接する前記ネットワークユニット及びセンサユニットのいずれかと接続する接続手段と、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を送受信するシリアル伝送手段と、を有するものであり、前記ネットワークユニットは、隣接する前記いずれかのセンサユニットと接続する接続手段と、前記センサユニットの判別信号を含み、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を直列的に送受信するシリアル伝送手段と、前記各センサユニットのパラメータを保持するパラメータメモリと、前記シリアル通信手段を介して受信したデータのうちパラメータの更新フラグが立てられているときに、更新フラグが立てられたデータを送出したセンサユニットに対して変更されたパラメータの送信を要求する制御部と、を具備するものである。
【００１２】
ここで前記ネットワークユニットの制御部は、電源の投入時に前記各センサユニットに設定されているパラメータを収集して前記パラメータメモリに保持するようにしてもよい。
【００１３】
ここで前記各センサユニットは、前記制御部が出力する判別信号を並列的に前記ネットワークユニットに伝送するパラレル信号ラインを有するようにしてもよい。
【００１４】
ここで前記ネットワークユニットは、前記各センサユニットより送られてきた判別信号を保持するテーブルメモリを有し、前記ネットワークユニットの制御部は、前記センサユニットの制御部で生成された判別信号をパラレル信号ラインの信号変化に基づいて検出して前記テーブルメモリを更新するようにしてもよい。
【００１５】
この課題を解決するために、本発明のネットワークユニットは、上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットであって、隣接する前記いずれかのセンサユニットと接続する接続手段と、前記センサユニットの判別信号を含み、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を直列的に送受信するシリアル伝送手段と、前記各センサユニットのパラメータを保持するパラメータメモリと、前記シリアル通信手段を介して受信したデータのうちパラメータの更新フラグが立てられているときに、更新フラグが立てられたデータを送出したセンサユニットに対して変更されたパラメータの送信を要求する制御部と、を具備するものである。
【００１６】
この課題を解決するために、本発明のセンサユニットは、上位制御装置に接続されるネットワークユニットと、少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記ネットワークユニットといずれかの前記センサユニット及び前記センサユニット同士を接続して構成される連設型センサシステムに用いられるセンサユニットであって、検出対象から検出した物理量に応じた検出信号を出力するセンサ部と、前記判別部による判別のための閾値を含むパラメータを設定する操作部と、前記操作部により設定されたパラメータ、及び前記パラメータの更新の有無を示す更新フラグを保持するパラメータメモリと、前記センサ部から得られた検出信号を閾値に応じて判別すると共に、前記操作部よりパラメータが更新されたときに更新フラグを立て、判別信号及び前記センサ部の検出信号の少なくとも一方を送出する際に更新フラグを同時に前記ネットワークユニットに送信する制御部と、隣接する前記ネットワークユニット及びセンサユニットのいずれかと接続する接続手段と、複数ビットの信号で形成されるシリアル信号を送受信するシリアル伝送手段と、を具備するものである。
【００１７】
ここに、本発明でいう判別信号とは、センサの検出信号に基づく信号を予め定められた閾値と比較して得られた二値化された信号を指す。パラメータは検出信号を二値化するための閾値が含まれる。これに加えて、パラメータにはセンサユニットの使用可能距離や閾値のヒステリシス、出力モードなどを含めてもよい。
【００１８】
本発明による連設型センサシステムにおいては、各センサユニットは判別信号や物理量などのデータを転送するタイミングで、更新フラグを同時に送信するようにしている。そのためネットワークユニットは更新フラグが立てられているセンサユニットにのみ更新されたパラメータの送信を要求することができる。ネットワークユニットは最小のトラフィックの増加で各センサユニットのパラメータを集中管理することが可能となる。
【００１９】
本発明のセンサユニットとしては、透過型や反射型の光電センサユニットが考えられ、光電センサの場合にはセンサユニットから光ファイバを物体検知領域にまで延出するファイバセンサやセンサユニットに投光素子・受光素子等の光学素子を内蔵するヘッドが電線ケーブルで接続される分離光電センサが好適である。ファイバセンサや分離光電センサは、連設せずに単体でも使用できるため、１台のセンサユニットは、一つ又は二つのセンサヘッドを有する構成が好適である。またセンサユニットとして、近接センサや圧力センサ、超音波センサなど他の形式のセンサユニットであってもよいが、この場合であっても検出部とセンサユニットとが電線ケーブルで接続される分離センサが好適である。
【００２０】
本発明において、隣接するユニット間を接続する接続手段にはユニット間を物理的に接続する接続手段及び信号伝送を行うための信号接続手段が含まれる。信号伝送を行うための信号接続手段として、電気的接続によって信号伝送を行う接続手段や、光の送受信によって信号伝送を行う接続手段を採用することが可能である。
【００２１】
連設型センサシステムにおいて、パラレル伝送ラインは、各センサユニットに同一数の接続端子を配列した一対のコネクタにより形成することができる。この場合、上流側のコネクタの各接続端子と下流側のコネクタの各接続端子は各々対応付けられており、センサの判別信号は上流側に配列される接続端子の一つに与えられると共に、下流側の各接続端子は判別信号が接続された接続端子を除く上流側の接続端子に対して、所定の規則に基づいて順次対応をずらせて接続することによりパラレル伝送ラインを構成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本願の請求項１〜４の発明による連設型センサシステムでは、センサユニットのパラメータが更新されたときに、最小の通信トラフィックの増加でネットワークユニットにシリアル伝送手段を通じて更新されたセンサユニットのパラメータを転送することができる。パラメータは一旦パラメータメモリに保持され、上位制御装置からの要求に応じて上位制御装置に転送することができる。これにより上位制御装置側で各センサユニットの動作状態を集中管理することができる連設型センサシステムを提供できる。
【００２３】
また請求項３，４，７，８の発明によれば、各センサユニットから出力されるセンサの判別信号は、パラレル伝送ラインを介して各々独立して遅延することなくネットワークユニットへ伝送され、ネットワークユニットは、伝送されて来た各センサユニットの判別信号を参照して被検知対象物の状態を判別することができる。
【００２４】
請求項２，６の発明によれば、電源投入時に各センサユニットのパラメータを収集しているため、それ以降は高速のデータ収集が可能となる。
【００２５】
請求項５〜８に記載の発明によれば、この連設型センサシステムに好適に使用可能なネットワークユニットを提供できる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、この連設型センサシステムに好適に使用可能なセンサユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態による連設型センサシステムの全体の構成図である。
【図２】図２は第１の実施の形態によるネットワークユニットのブロック構成図である。
【図３】図３（ａ）は第１の実施の形態によるネットワークユニットを一方の側面から見た状態の斜視図、図３（ｂ）は（ａ）のネットワークユニットを反対側の側面から見た状態の斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の第１の実施の形態によるテーブルメモリの一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明の第１の実施の形態によるパラメータメモリの一例を示す図である。
【図５】図５は第１の実施の形態によるセンサユニットのブロック構成図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るセンサユニットを一方の側面から見た状態の斜視図、図６（ｂ）は（ａ）のセンサユニットを反対側の側面から見た状態の斜視図である。
【図７】図７は本発明の各実施の形態に係る連設型センサシステムの全体構成を示す斜視図である。
【図８】図８は本発明の第１の実施の形態によるネットワークユニットの動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は本発明の第１の実施の形態による連設型センサシステムの通信シーケンスを示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施の形態による連設型センサシステムのセンサユニットのシーケンスを示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施の形態による連設型センサシステムの全体の構成図である。
【図１２】図１２は本発明の第２の実施の形態による連設型センサシステムのネットワークユニットの構成を示すブロック構成図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施の形態による連設型センサシステムのセンサユニットの構成を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による連設型センサシステムの全体構成を示す図である。連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０に少なくとも１つ、ここでは１６個のセンサユニット３０−１〜３０−１６を一連に連結して構成されている。これらのユニットは少なくとも２本のラインから成るシリアル伝送ライン４１で電気的に接続される。以下ではネットワークユニット１０に向かう方向を上流方向、センサユニット３０−１６に向かう方向を下流方向という。ネットワークユニット１０は、センサユニット３０−１〜３０−１６から伝送される信号を集約しつつ上位制御装置４２との間で必要な信号を伝送する機能を有するものであり、上位制御装置４２にフィールドバス４３を介して接続されている。
【００２９】
次に各ユニットについて詳細に説明する。図２はネットワークユニット１０の内部構成を示すブロック図、図３（ａ），（ｂ）はネットワークユニット１０を示す相異なる方向からの斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、ネットワークユニット１０は、制御部１１内に上位インターフェイス（ＩＦ）１１ａ、シリアル通信部１１ｂを備えて構成されている。またネットワークユニット１０の制御部１１には、表示部１２、操作部１３、テーブルメモリ１４、パラメータメモリ１５、及びコネクタ１６，１７，１８が接続されている。
【００３１】
制御部１１は、シリアル伝送ライン４１を介してセンサユニットとの間でシリアル信号を送受信する機能を有する。
【００３２】
上位インターフェイス１１ａはコネクタ１８を介して上位制御装置４２からのコマンドを受け取り、保持しているデータを上位制御装置４２に転送するためのインターフェイスである。
【００３３】
シリアル通信部１１ｂはコネクタ１６のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続される各センサユニットとの間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段を構成している。
【００３４】
テーブルメモリ１４はこのネットワークユニット１０に接続される多数のセンサユニットの判別信号（オンオフ信号）やセンサ情報をテーブルとして保持するメモリであり、揮発性のメモリによって構成される。テーブルメモリ１４は図４Ａに示すように第１領域１４−１と第２領域１４−２とを有している。ここで各センサユニット３０−１〜３０−１６を＃１〜＃１６で示している。第１領域１４−１はシリアル伝送ライン４１より伝送されてきた判別信号を保持する領域である。第２領域１４−２はシリアル伝送ライン４１を介して伝送されてきた各センサユニットのセンサ情報を保持する領域である。センサ情報とは、例えばセンサユニットが光電センサの場合にはその受光量などである。
【００３５】
パラメータメモリ１５は図４Ｂに示すように、このネットワークユニット１０に接続される多数のセンサユニット３０−１〜３０−１６に夫々設定されるパラメータを保持するメモリであり、揮発性のメモリによって構成される。
【００３６】
コネクタ１６は５個の接続端子を備え、このうち接続端子１６ａ，１６ｂはシリアル伝送ライン４１に接続される端子である。接続端子１６ｃはタイミング信号用の接続端子である。また接続端子１６ｄ，１６ｅは電源供給用の端子であり、電源供給用のコネクタ１７に接続されている。
【００３７】
ネットワークユニット１０のコネクタ１６は、センサユニット３０−１との電気的な接続手段を構成しており、シリアル伝送ライン４１を介してシリアル信号の送受信を行うと共に、タイミング信号を送出する機能と、各センサユニットに電源供給を行う機能を兼ね備えている。
【００３８】
ネットワークユニット１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように直方体形状のケース２１に部材を収容したユニットであり、その側壁に１つのセンサユニットを連結して用いられる。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、ケース２１の上面にはコネクタ１８が設けられている。コネクタ１８はプログラマブルコントローラやコンピュータなどの上位制御装置４２を接続するコネクタである。ケース２１の長手方向の一端には、図示しない電源供給線を接続するねじ式の端子から成るコネクタ１７が設けられている。又ケース２１の上面には表示部１２や操作部１３の操作スイッチが設けられる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すようにケース２１の一方の側面には、前述したコネクタ１６が設けられている。コネクタ１６は５個の接続端子を有し、このうちの２個の接続端子は下流側シリアル伝送ライン４１に接続され、残りはタイミング用、及び電源用の接続端子である。
【００４１】
また、ケース２１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部２２ａ，２２ｂが設けられている。この係合凹部２２ａ，２２ｂは、後述するセンサユニット３０−１に設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、ユニット同士を連結する際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。
【００４２】
次に、センサユニットについて説明する。本実施の形態では１６台のセンサユニット３０−１から３０−１６が連結されているが、各センサユニットは同一の構成であるので、センサユニット３０−１につき図面に基づいて説明する。図５はセンサユニット３０−１の内部構成を示すブロック図である。図６（ａ）はセンサユニット３０−１を一方の側面から見た状態の斜視図であり、図６（ｂ）はセンサユニット３０−１を反対側の側面から見た状態の斜視図である。本実施の形態のセンサユニット３０−１は、投光用及び受光用の一対の光ファイバをセンサヘッドとする光電センサとし、受光用の光ファイバの受光量に応じた検出信号を生成し、この検出信号を所定の閾値で二値化した判別信号を出力する機能を有する。
【００４３】
センサユニット３０−１は、図５に示すように、１チップのゲートアレイＧやマイクロプロセッサを用いて形成した制御部３１を有している。制御部３１はタイミング制御部３１ａ、判定部３１ｂ、シリアル通信部３１ｃを内部に備えている。また制御部３１には、発光部３２、受光部３３、表示部３４、操作部３５、パラメータメモリ３６、出力トランジスタＱ１及びコネクタ３７，３８が接続されている。
【００４４】
制御部３１は、シリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０との間でシリアル信号を送受信する機能を有する。また後述するようにセンサユニット３０−１内のパラメータが更新されたときにパラメータメモリ３６の更新フラグをオンとし、パラメータの送出を終えるとこのフラグをリセットする機能を有している。
【００４５】
タイミング制御部３１ａは、接続端子３７ｃにタイミング信号が伝送されたときに発光部３２にタイミング信号を与えると共に、所定時間、例えば略１０μｓ経過した後に、接続端子３８ｃにタイミング信号を出力するものである。
【００４６】
判定部３１ｂは受光量を所定の閾値により弁別してオン／オフの二値化された判別信号に変換する判別部である。センサの判別信号は出力用トランジスタＱ１及び出力ライン３９を介して外部に直接出力される。
【００４７】
シリアル通信部３１ｃはコネクタ３７，３８のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続されるネットワークユニット１０との間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段を構成している。
【００４８】
発光部３２はタイミング制御部３１ａからのタイミング信号に基づいて発光素子を駆動するものである。発光素子からの光は光ファイバ３２ａを介して伝送されて先端から光を輻射する。光ファイバ３２ａから輻射される光は物体検知領域を介して光ファイバ３３ａに入射し、受光部３３に導かれる。受光部３３は入射光を電気信号に変換し、増幅するものである。
【００４９】
ここで発光部３２、受光部３３、光ファイバ３２ａ，３３ａは、検出対象から検出した物理量に応じて検出信号を出力するセンサ部を構成している。
【００５０】
パラメータメモリ３６は各センサユニットで夫々個別に設定される閾値などのパラメータやネットワークユニットから設定されるパラメータを保持するメモリであり、不揮発性メモリで構成される。パラメータメモリ３６にはパラメータが更新されたときに立てられる更新フラグの領域が設けられている。
【００５１】
コネクタ３７は、ネットワークユニット１０のコネクタ１６及び隣接するセンサユニットのコネクタ３８と同一形状のコネクタで形成されており、互いに接続可能となっている。またコネクタ３７はシリアル伝送ライン４１の上流側に接続される２個の接続端子３７ａ，３７ｂ、タイミング信号用の接続端子３７ｃ及び電源供給用の接続端子３７ｄ，３７ｅを備えている。
【００５２】
コネクタ３８はシリアル伝送ライン４１の下流側に接続される２個の接続端子３８ａ，３８ｂを有する。コネクタ３７の接続端子３７ａ，３７ｂと、コネクタ３８の接続端子３８ａ，３８ｂとの間は各々直接接続されてシリアル伝送ライン４１が形成されている。
【００５３】
コネクタ３７の接続端子３７ｃはタイミング制御部３１ａを介してコネクタ３８の接続端子３８ｃに接続されている。また、コネクタ３７の接続端子３７ｄ，３７ｅとコネクタ３８の接続端子３８ｄ，３８ｅとの間は各々直接接続され、センサユニット３０−１の内部に電源を供給すると共に、下流のセンサユニットに電源を供給する。
【００５４】
センサユニット３０−１は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、幅が狭いケース５１に部材を収容したユニットである。ケース５１の上面には、４桁の７セグメントＬＥＤ表示器で形成された表示部３４や各種のスイッチから成る操作部３５が設けられている。表示部３４はセンサの受光量と設定閾値や、受光量と余裕度などの値を同時にデジタル表示可能である。
【００５５】
ケース５１の上部には、上面全面を覆う着脱自在のカバーが設けられるが、図６では省略している。またケース５１の長手方向端部には、光ファイバ３２ａ，３３ａを装着するヘッド装着孔５２ａ，５２ｂと、光ファイバ３２ａ，３３ａを固定する固定レバーが設けられている。
【００５６】
図６（ａ）に示すようにケース５１の一方の側面には、コネクタ３７が設けられている。また、ケース５１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合突起５３ａ，５３ｂが設けられている。この係合突起５３ａ，５３ｂは、ネットワークユニット１０の係合凹部２２ａ，２２ｂに嵌入させて係合するもので、ネットワークユニットとの連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３７は上流側のネットワークユニット１０又はセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５７】
図６（ｂ）に示すようにケース５１の他方の側面にはコネクタ３７と対称な位置にコネクタ３８が設けられている。また、ケース５１の他方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部５４ａ，５４ｂが設けられている。この係合凹部５４ａ，５４ｂは、下流のセンサユニットに設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、センサユニット同士の連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３８は下流側のセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５８】
本実施の形態のセンサユニット３０−１は、検知動作に加えて、操作部３５の各スイッチ操作によって表示部３４による表示データの切換えやパラメータの設定、動作状態の切換が可能である。例えば、物体を検知領域の所望の位置に配置して、その位置でオン状態となるように閾値を設定したり、閾値のヒステリシスを設定することができる。また使用可能距離を変化させるため、発光部３２の発光素子の駆動レベルを設定することができる。また受光部３３への入光時または遮光時のいずれでオン信号を出力するかの出力モードを切換えることができる。こうして設定された閾値、発光部の駆動レベルなどをまとめてパラメータという。設定されたパラメータの一式はパラメータメモリ３６に保持される。尚、シリアル伝送ライン４１を介して伝送されるコマンドに基づいて表示部３４の表示データを変更したり、動作モードを切換えることができる。
【００５９】
次に、ネットワークユニットとセンサユニットを組み合わせて形成される連設型センサシステム１の構成及びその動作について説明する。本実施の形態の連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０及び少なくとも１つのセンサユニットを組み合わせて種々に形成可能であるが、ここでは図１及び図７のように、１台のネットワークユニット１０と１６台のセンサユニット３０−１（＃１）〜３０−１６（＃１６）とが連結して接続されているものとする。ネットワークユニット１０とセンサユニット３０−１とを連結することによりコネクタ１６とコネクタ３７とが接続される。また各センサユニットのコネクタ３８と隣接するセンサユニットのコネクタ３７とが接続される。
【００６０】
本実施の形態の連設型センサシステム１において、ネットワークユニット１０のコネクタ１８にはケーブルを介して上位制御装置４２が接続され、コネクタ１７には直流電源が接続される。各センサユニットは夫々図示しない光ファイバがワークの監視位置にまで延ばされている。図７に示すネットワークユニット１０にはコネクタ１８が２つ設けられているが、これは上位制御装置４３との接続がデージーチェーン接続を前提とした通信システムである場合の例を示しており、一方のコネクタ１８は上位制御装置４３又は上位側の他のネットワークユニット１０と接続され、他方のコネクタ１８は下位側の他のネットワークユニットと接続されるか未接続なままで使用される。なお、本発明は、デージーチェーン接続に限られず、図２、図３に示すマルチドロップ接続等の他の通信システムに適用できることは言うまでもない。
【００６１】
このような構成の連設型センサシステム１において、シリアル信号の伝送に際し、各センサユニットに固有のアドレスが設定される。アドレス設定は各センサユニットに設けたＤＩＰスイッチなどで行うようにしたり、センサユニット毎に接続状態を認識して自動的にアドレス設定を行うことができる。
【００６２】
さて連設型センサシステム１に電源を投入すると、ネットワークユニット１０は各センサユニットに対してその時点で設定されているパラメータの送信を要求する。各センサユニットは夫々のパラメータメモリ３６に保持されているパラメータの一式をシリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０に転送する。ネットワークユニット１０はパラメータメモリ１５にこのデータを保持する。
【００６３】
連設型センサシステム１において、次のようにしてワークの監視制御が行われる。ネットワークユニット１０の制御部１１よりタイミング信号が隣接するセンサユニット３０−１に送出されると、センサユニット３０−１のタイミング制御部３１ａに伝送される。
【００６４】
センサユニット３０−１では、タイミング制御部３１ａにタイミング信号が伝送されて来ると、制御部３１は発光部３２を発光させ、受光部３３にワークの有無により異なったレベルの受光信号が得られる。受光信号は判定部３１ｂに設定された閾値で二値化される。センサユニット３０−１は判別信号を出力トランジスタＱ１、出力ライン３９を通じて外部に出力する。この判別信号と受光量とは、次にタイミング信号が得られるまで保持される。
【００６５】
そして、タイミング制御部３１ａはタイミング信号を受信してから所定時間（例えば１０μｓ）経過した後に、接続端子３８ｃより隣接するセンサユニットにタイミング信号を伝える。このように、各センサユニットで所定時間ずつ遅延されたタイミング信号がバケツリレー式に下流側のセンサユニットへ伝送される。これにより、下流側に向かうにつれて各センサユニットは所定時間ずつ遅延して発光することになるため、光電センサ間の相互干渉を防止することができる。
【００６６】
次に図８のフローチャート、及び図９のシーケンス図を用いてこの連設型センサシステム１の通常のデータ及びパラメータの収集処理について説明する。まず図８のフローチャートに示すようにネットワークユニット１０は周期的にデータ転送コマンドを送出する（ステップＳ１）。
【００６７】
このときネットワークユニット１０は各センサユニットに共通のＩＤコードを付して、シリアル伝送ライン４１を介して全てのセンサユニットに対してデータ転送コマンドを送出する。ここでデータとは判別信号のみ又は受光量のみであってもよく、判別信号と受光量の双方であってもよい。そうすればシリアル伝送ライン４１を介して各センサユニットから応答が得られる。この受信のタイミングは夫々異なっているが、得られるデータ自体は同期している。そして各センサユニットから受信データをバッファに一時保持する（ステップＳ２）。そして受信データのオンオフ情報や受光量等の値をテーブルメモリ１４に保持する（ステップＳ３）。図４Ａはこうして得られたテーブルメモリ１４のメモリマップを示しており、各センサユニットから得られた判別信号が第１領域１４−１に、センサ情報である受光量が第２領域１４−２に保持される。
【００６８】
次にパラメータの更新の確認処理に移り、ポインタｉを１とする（ステップＳ４）。そしてバッファに保持されているセンサユニット３０−ｉのデータ内の更新フラグを抽出し（ステップＳ５）、このフラグが立っているかどうかを判別する（ステップＳ６）。更新フラグが立っていなければ、ポインタｉをインクリメントしてステップＳ５に戻る（ステップＳ７）。更新フラグが立っている場合には、ステップＳ８に進んでセンサユニット＃ｉに更新パラメータの転送を要求する。このときセンサユニット＃ｉには、変更されたパラメータのみを要求してもよく、全てのパラメータを要求してもよい。要求したセンサユニット＃ｉから更新パラメータが送信されると、ステップＳ９においてパラメータメモリ１５のセンサユニット＃ｉのパラメータを更新する。そしてｉ＝１６、即ち最終のセンサユニットかどうかを判別し（ステップＳ１０）、最終のセンサユニットでなければ、ステップＳ７に戻って同様の処理を繰り返す。最終のセンサユニットであれば、ステップＳ１に戻ってネットワークユニット１０は再びデータ転送コマンドを送出して同様の処理を行う。
【００６９】
図９に示すシーケンス図では、センサユニット３０−３がパラメータを更新し、次いでセンサユニット３０−１がパラメータを更新した場合について示している。
【００７０】
こうすれば各センサユニットでパラメータの変更がなければ、ステップＳ１〜Ｓ７の処理を高速で行うことができる。又パラメータが更新されていれば、更新されたセンサユニットについてのみパラメータの転送を要求し、パラメータメモリ１５のパラメータを更新することができる。従ってシリアル伝送ライン４１の通信負荷が軽くなり、しかも最新のパラメータを常にネットワークユニット１０のパラメータメモリ１５に保持しておくことができる。
【００７１】
次に各センサユニットの動作について図１０のシーケンス図を用いて説明する。各センサユニットはデータ転送コマンドがあれば、要求されたデータ、即ち判別情報や受光量などのデータと更新フラグとをネットワークユニット１０に送出する。パラメータの変更がなければ更新フラグはオフであるが、ユーザが操作部３５を用いて閾値などのパラメータを変更した場合には更新フラグを立てておく。次にデータ転送コマンドがあればオン状態の更新フラグをデータと共に送信する。こうすればネットワークユニット１０より更新パラメータの要求があるため、パラメータメモリ３６に保持されているパラメータをネットワークユニット１０に送出する。パラメータを送出した後は、更新フラグをオフとする。こうすれば最小の通信トラフィックの増加でネットワークユニット１０に最新のパラメータを保持することができる。
【００７２】
一方、ネットワークユニット１０は、上位制御装置４２から各センサユニットの判別信号や受光量の問い合わせに応じて、これらをテーブルメモリ１４から読み出し、上位ＩＦ１１ａ及びコネクタ１８を介して上位制御装置４２へ伝送する。パラメータの要求があればパラメータメモリ１５からパラメータを読み出して同様に上位制御装置４２へ伝送する。上位制御装置４２では判別信号や受光量、更にパラメータの情報を用いて必要な処理を行うことができる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態による連設型センサシステムについて説明する。前述した第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態の連設型センサシステムは、図１１に示すようにネットワークユニット６０に少なくとも１つ、ここでは１６個のセンサユニット７０−１〜７０−１６を一連に接続して構成される。そしてネットワークユニット６０と、センサユニット７０−１〜７０−１６との間に、シリアル伝送ライン４１に加えてパラレル伝送ライン４４を設けたものである。こうすればパラレル伝送ライン４４を用いてリアルタイムで判別信号をネットワークユニット６０に伝えることができる。パラレル伝送ライン４４は各センサユニットより１本分の信号線が接続されており、少なくとも１６本のラインで形成される。
【００７４】
次に本実施の形態のネットワークユニット６０について図１２を用いて説明する。制御部６１は、第１の実施の形態の制御部１１の機能に加えてパラレル伝送ライン４４より伝送される判別信号を受信し、テーブルメモリ１４の第１領域を更新して保持し、要求に応じて上位制御装置４２へ出力する機能を有する。制御部６１の出力判定受信部１１ｃは、パラレル伝送ライン４４より得られた各センサユニットの判別信号を受信してテーブルメモリ１４に保持するものである。またコネクタ６６は前述した第１の実施の形態のコネクタ１６の接続端子１６ａ〜１６ｅと同一の機能を有する接続端子６６ａ〜６６ｅに加えて、パラレル伝送ライン４４の下流側に接続される１６個の接続端子６６ｆ〜６６ｕを備えている。
【００７５】
この実施の形態においてもネットワークユニット６０に１６台のセンサユニット７０−１から７０−１６が連結されているが、各センサユニットは同一の構成であるので、センサユニット７０−１につき図面に基づいて説明する。図１３はセンサユニット７０−１を示している。コネクタ７７は前述した第１の実施の形態のコネクタ３７の接続端子３７ａ〜３７ｅと同一の機能を有する接続端子７７ａ〜７７ｅに加えて、パラレル伝送ライン４４の上流側に接続される１６個の接続端子７７ｆ〜７７ｕを備えている。接続端子７７ｆ〜７７ｕの中で端部に位置する接続端子７７ｆは、出力トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。
【００７６】
一方コネクタ７８は前述した第１の実施の形態の接続端子３８ａ〜３８ｅと同一の機能を有する接続端子７８ａ〜７８ｅに加えて、パラレル伝送ライン４４の下流側に接続される１６個の接続端子７８ｆ〜７８ｕを備えている。また、コネクタ７８の接続端子７８ｆはコネクタ７７の接続端子７７ｇに接続され、コネクタ７８の接続端子７８ｇはコネクタ７７の接続端子７７ｈに接続される。同様に、コネクタ７８の接続端子７８ｔはコネクタ７７の接続端子７７ｕに接続される。このように下流側パラレル接続部と上流側パラレル接続部との間は、接続端子が一つずつずれて配線接続され、これらがパラレル伝送ライン４４を構成している。
【００７７】
この実施の形態では、各センサユニットは夫々ワークの検知を行い、判別信号をパラレル伝送ライン４４を介して各々独立してネットワークユニット６０へ伝送する。一方ネットワークユニット６０は、パラレル伝送ライン４４を通じて転送されてきた判別信号をテーブルメモリ１４の第１領域１４−１に保持する。この実施の形態では上位制御装置からの要求に応じてテーブルメモリ１４の第１領域１４−１の判別信号を上位機器に転送するようにすれば、より高速に判別情報を伝送することができる。
【００７８】
またパラレル伝送ライン４４から得られる現時点での判別信号を一旦テーブルメモリ１４の第１領域１４−１に保持するようにしているが、上位制御装置４２にパラレル信号のままで直接伝送するようにしてもよい。この場合には現時点での各センサユニットの判別信号をリアルタイムで上位制御装置４２に伝送することができる。
【００７９】
尚前述した各実施の形態の連設型センサシステムは、センサユニットを透過型光電センサユニットとしているが、反射型光電センサユニット、近接センサユニットなど他の形式のセンサユニットであってもよい。本発明は検出信号に基づいて判別信号を出力する種々のセンサユニットに適用することができる。
【００８０】
また各実施の形態では、ネットワークユニットに１６台のセンサユニットを接続した構成として述べたが、ネットワークユニット１０に任意の数のセンサユニットを接続して連設型センサシステムを構成することができる。
【００８１】
また本実施の形態では、ネットワークユニットにセンサユニットを連結する際に物理的に連結すると共に電気的にも接続するようにしているが、物理的な連結と信号上との接続とを切り離すようにしてもよい。例えばいくつかのセンサユニットを連結し、信号線で他のセンサユニットと接続するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は被検知対象物の状態監視を行う連設型センサシステム及びこのシステムに用いるネットワークユニットやセンサユニットに関し、シリアル伝送の通信負荷を少なくして各センサユニットのパラメータを更新できるため、製造ラインでのワークの加工を行う連設型センサシステムに好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  連設型センサシステム
１０，６０  ネットワークユニット
１１，３１，６１  制御部
１１ａ  上位インターフェイス
１１ｂ  シリアル通信部
１１ｃ  出力判定受信部
１４  テーブルメモリ
１５，３６  パラメータメモリ
１６，１７，１８，３７，３８，６７，７７，７８  コネクタ
３０−１〜３０−１６，７０−１〜７０−１６  センサユニット
３１ａ  タイミング制御部
３１ｂ  判定部
３１ｃ  シリアル通信部
３２  発光部
３３  受光部
４１  シリアル伝送ライン
４２  上位制御装置
４３  フィールドバス
４４  パラレル伝送ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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